接触法制硫酸通常在400～500℃、常压和催化剂的作用下，用SO 2 与过量的O 2 反应生成SO 3 ：2SO 2 （g）+

制备硫酸

采用接触法可大量制造廉价的硫酸。

制备二氧化硫的原料包括：硫和硫矿石，例如硫磺。在空气中燃烧硫磺可以产生二氧化硫气体。

S (s) + O 2 (g) → SO 2 (g) ( Δ H = -298~kJ/mol)

二氧化硫和空气会先经过净化，除去杂质，以免对下一过程采用的催化剂造成影响。

在常压和摄氏450度下，把二氧化硫和空气通过催化剂，制得三氧化硫。加上五氧化二钒(V2O5)或铂(Pt)作催化剂，就可产生三氧化硫。

2 SO 2 (g) + O 2 (g) /leftarrow ( → 2 SO 3 (g) ) ( Δ H = -196~kJ/mol)

二氧化硫和氧的反应是一个可逆反应。三氧化硫的产量百分比为98%。

在吸收塔内，三氧化硫会溶於98%的硫酸中，形成发烟硫酸。

SO 3 (g) + H 2 SO 4 (l) → H 2 S 2 O 7 (l))

发烟硫酸经适量的水稀释后，便形成98%的硫酸，所制得的硫酸会被冷却及储存。

H 2 S 2 O 7 (l) + H 2 O (l) → 2 H 2 SO 4 (l) )

三氧化硫与水的反应非常剧烈，如果直接溶於水中，就会释出大量热能，并形成硫酸雾，阻碍溶解过程。此外，三氧化硫在硫酸中的溶解度比水高，因此硫酸制造厂不会把三氧化硫直接溶於水。

SO 3 (g) + H 2 O (l) → H 2 SO 4 (l) ) ( Δ H = -132~kJ/mol)

因为制硫酸是用SO3来反应的，用水会产生酸雾，而且存在一个溶解度的问题。用浓硫酸，可以很容易溶解SO3形成过硫酸，而且不会产生发热的现象，要使用时加水稀释就可以变为浓硫酸了

合成氨工业中为了使化学平衡尽量的向右移动，提高转化率，使用高压条件。又由于设备条件的限制一般使用20-50mpa。

二氧化硫的催化氧化过程中，高压也能提高转化率，但是效率不高，不符合工业生产中的成本和效益的关系。所以使用常压。

接触法制硫酸

　接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。世界上主要用硫黄作原料制硫酸，是因为用硫黄作原料成本低，对环境的污染少。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作原料，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得的硫黄作原料。

工业制造硫酸的生产过程主要分三个阶段。

一、造气

将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，就可以得到SO2。

ΔH＝－297 kJ／mol

ΔH＝－853kJ／mol

燃烧黄铁矿是在沸腾炉中进行的。当黄铁矿矿粒燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”。因此，人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉（如上图）。由于矿粒在沸腾炉中燃烧得比较完全，从而可提高原料的利用率。

从燃烧炉中出来的气体叫做炉气。用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等。杂质和矿尘都会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响。因此，在进行下一步氧化反应以前，必须对炉气进行净化和干燥处理。用燃烧硫黄制得的炉气除含有SO2、O2和N2外，杂质较少，不需要经过净化和干燥处理。

二、接触氧化

经过净化、干燥的炉气（其成分体积分数分别约为：SO27％，O211％，N282％）进入接触室（见“接触法制硫酸流程图”），发生氧化反应，生成SO3。

SO2跟O2是在催化剂（如V2O5等）表面上接触时发生反应的，所以，这种生产硫酸的方法叫做接触法。

SO2接触氧化反应在什么条件下进行最为有利呢？

1．温度

SO2接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断可知，此反应在温度较低的条件下进行最为有利。表1列出的一系列实验数据也证明了这一点。

表1 不同温度下SO2的平衡转化率

但是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效益来考虑，对生产不利。在实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的平衡转化率（93.5％～99.2％）都比较理想。

2．压强

SO2的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。表2列出了压强对SO2平衡转化率影响的一系列实验数据。

讨论1 根据化学平衡理论和表2的数据，考虑综合经济效益，你认为SO2的接触氧化反应在什么压强下进行最为有利？

表2的数据说明，增大气体压强，能相应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考虑到加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，而且常压下400℃～500℃时，SO2的平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压进行操作，并不加压。

由于SO2的氧化反应需在400℃～500℃条件下进行，因此，反应前必须把炉气预热到这个温度；又由于此反应是放热反应，随着反应的进行，反应环境的温度会不断升高，这不利于SO3的生成。所以在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器，用来把反应生成的热，传递给进入接触室需要预热的炉气，还可以冷却反应后生成的气体。

三、三氧化硫的吸收

从接触室出来的气体，主要是SO3、N2以及剩余的未起反应的O2和SO2。SO3与H2O化合就生成了H2SO4。

SO3（g）＋H2O（l）====H2SO4（l）

ΔH＝－130.3 kJ／mol

H2SO4虽然是由SO3跟H2O化合制得的，但工业上并不直接用H2O或稀硫酸来吸收SO3。因为那样容易形成酸雾，不利于对SO3的吸收。为了尽可能提高吸收效率，工业上用H2SO4质量分数为98.3％的硫酸作吸收。

吸收过程在吸收塔里进行。为了增大SO3跟98.3％的硫酸的接触面积，强化吸收过程，在吸收塔里装填了大量瓷环。吸收操作采取逆流的形式，SO3从吸收塔的下部通入，98.3％的硫酸从吸收塔顶喷下，供稀释用的硫酸从吸收塔底放出。98.3％的硫酸吸收SO3后浓度增大，可用H2O或稀硫酸稀释，制得各种浓度的。

从吸收塔上部导出的是N2、没有起反应的O2和少量SO2，如果把它们当作尾气直接排入大气，既会造成原料浪费，又会造成环境污染。因此，应将上述气体再次通入接触室，进行第二次氧化，然后再进行一次吸收。这样经过两次氧化和吸收的气体，剩余SO2的含量已经很少了。最后再将这种尾气加以净化回收处理，既可消除SO2对大气的污染，又可充分利用原料。

资料

热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备，它有多种形式。在多数热交换器内部，装有许多平行的管道或蛇管，以扩大传热面，提高热交换效果。一种流体在管道内流动。两种流体通过管壁进行热交换，热的流体得到冷却，冷的流体得到加热。

接触法主要的原料为燃硫或硫化铁尔来的二氧化硫，及空气中的氧，使二氧化硫氧化而为三氧化硫，吸收于水中，即可得任何浓度的硫酸。惟此氧化，须有某种接触剂存在时始有作用；最常用者为铂及钒之氧化物。二氧化硫自燃硫而得者可直接使其氧化，若自燃硫化铁的燃烧，而得者须先降冷，洗之以酸或由滤过法或由沉淀法使之清洁；灰尘，硫蒸汽，砷，磷及其它物质存于气流中者，必须除去免其害及接触剂，为不纯物质对于氧化矾危害较铂轻。

（4）接触法制硫酸的反应原理：燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫，在使三氧化硫跟水化合生成硫酸。二氧化硫跟氧气在催化剂的表面上接生产过程：以硫铁矿为原料时步骤如下

（a）二氧化硫的制取和净化：硫铁

矿粉碎成细小矿粒在沸腾炉充分燃烧4fes2+11o2

=====

2fe2o3+8so2

从沸腾炉里出来的气体叫炉气，其中含二氧化硫、氧气、氮气、水以及一些杂质，如砷、硒等化合物矿尘等，杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用。这种现象叫催化剂幅。水蒸气对设备和生产也有不良影响。为此在进行氧化反应前，炉气必须通过除尘洗涤（除去硒、砷等化合物）干燥等净化设备应除去有害杂质，净化后的混合气体主要含二氧化硫，氧气和氮气。

（b）二氧化硫氧化成三氧化硫，二层催化剂中装有一个热交换器，用来把硫酸的工业制法

（c）三氧化硫的吸收和硫酸的生成：为了更可能把三氧化硫吸收干净并在吸收过程中不形成酸雾，工业上是用98.3%的硫酸来吸收三氧化硫，在吸收塔里一氧化硫从塔下部通入98.3%的硫酸从塔顶喷下，成品硫酸从塔底放出98.3%的硫酸。吸收三氧化硫后浓度增大，然后把它用水稀释成稀硫酸，配制成各浓度的硫酸。

（d）尾气中的二氧化硫回收：从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量二氧化硫以及不起反应的氮气等气体工业上称尾气，用尾气中含少量二氧化硫放空气中会造成大气污染，尾气中二氧化硫回收常采用氨吸收法

so2+2nh3+h2o

=====（nh4）2so3

（nh4）2so3+so2+h2o

=====

2nh4hso3

当吸收液中亚硫酸氢铵达一定浓度后再跟93%的硫酸反应放出二氧化硫气体。放出的二氧化硫可用于制液体二氧化硫，硫酸铵可制成肥料。

盐酸的工业制法之一

工业上制取盐酸时，首先在反应器中将氢气点燃，然后通入氯气进行反应，制得氯化氢气体。氯化氢气体冷却后被水吸收成为盐酸。在氯气和氢气的反应过程中，有毒的氯气被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染。在生产上，往往采取使另一种原料过量的方法使有害的、价格较昂贵的原料充分反应。

盐酸的工业制法之二

盐酸是氯比氢的水溶液。在制革、印染、食品、医药、化工、冶金等工业部门大量使用盐酸。工业上生产盐酸的主要方法是使氯气跟氢气直接化合，然后用水吸收生成的氯化氢气体。氯化氢是在合成塔里合成的。

近年来，工业上还发展了由生产含氯有机物的副产品氯化氢制盐酸。例如，氯气跟乙烯反应，生成二氯乙烷(c2h4cl2)。它再经过反应生成氯乙烯，后者是制聚氯乙烯的原料。

c2h4cl2=c2h3cl（氯乙烯）+hcl

氯化氢是制氯乙烯的副产品。参考资料：

http://www.jshlzx.net/klh/2/2008/text/zk08_157.htm

【S(s)+O2

(g)==点燃==SO2(g)

ΔH=

-297kJ/mol

FeS2(s)+11/4

O2(g)==高温==1/2

Fe2O3(g)+2SO2(g)

ΔH=-853kJ/mol】

从燃烧炉出来的气体叫做炉气.除去杂质和矿尘的目的是防止催化剂中毒,进行干燥的原因是防止水蒸气与二氧化硫形成酸对设备的腐蚀和在接触室里对催化氧化的不良影响.

2净化,干燥的炉气进入【接触室】与催化剂接触发生反应,反应方程为【SO2(g)+1/2O2(g)

==催化剂==

SO3(g)；

ΔH=

-98.3kJ/mo】l(可逆反应！反应条件为400摄氏度到500摄氏度,五氧化二钒做催化剂.)

3吸收三氧化硫是在【吸收塔】中进行的,塔中堆有瓷环.一般用98.3%硫酸吸收三氧化硫,形成硫酸,然后在稀释成所需浓度的硫酸.

SO3+H2SO4=H2SO4·SO3